生物31生物群落基本單位—種群蘇教版必修

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物生物31生物群落基本單位生物群落基本單位種群蘇教版種群蘇教版必修必修時(shí)間（時(shí)間（min）細(xì)胞數(shù)細(xì)胞數(shù)020406080100202122232425分裂分裂細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法 在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：分鐘分裂繁殖一代。討論：n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？量是多少？在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這

2、個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216 細(xì)菌數(shù)量不會(huì)永遠(yuǎn)按這個(gè)公式增長(zhǎng)?？梢杂脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來(lái)驗(yàn)證。 將數(shù)學(xué)公式（將數(shù)學(xué)公式（Nn2n）變?yōu)榍€圖）變?yōu)榍€圖時(shí)間時(shí)間分鐘分鐘20406080 100 120 140 160 180細(xì)菌細(xì)菌數(shù)量數(shù)量 曲線圖與數(shù)學(xué)方程曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？直觀，直觀，但不夠精確。但不夠精確。2 4 8 16 32 64 128 256 512觀察研究對(duì)象，觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題提出問(wèn)題提出合理

3、的假設(shè)提出合理的假設(shè)通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)細(xì)胞每細(xì)胞每20min20min分裂一次分裂一次資源空間無(wú)限多，細(xì)資源空間無(wú)限多，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正進(jìn)行檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以學(xué)形式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以

4、下步驟：下步驟：細(xì)菌的數(shù)量個(gè)細(xì)菌的數(shù)量個(gè)理想條件下細(xì)菌數(shù)量增理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的推測(cè)，自然界中有長(zhǎng)的推測(cè)，自然界中有此類(lèi)型嗎？此類(lèi)型嗎？某海島上環(huán)頸雉某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化自然界確有類(lèi)自然界確有類(lèi)似的細(xì)菌在理想條似的細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線曲線來(lái)表示，曲線大致呈大致呈“”型型二、種群增長(zhǎng)的二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線型曲線“ J ”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型 1 1、產(chǎn)生條件：、產(chǎn)生條件： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候食物充

5、足，空間不限，氣候適宜，沒(méi)有敵害等；適宜，沒(méi)有敵害等； （ N N0 0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t t為時(shí)間，為時(shí)間，N Nt t表示表示t t年后該種群的數(shù)量，年后該種群的數(shù)量，為年均增長(zhǎng)率。）為年均增長(zhǎng)率。） 2 2、種群、種群 “ J J ”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0 t 種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的年是第一年的倍。倍。 例：我國(guó)自例：我國(guó)自13931990年以來(lái)人口年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：以上人口增長(zhǎng)曲線符合哪種類(lèi)型？以上人口增長(zhǎng)曲線符合哪種類(lèi)型？ 按照此曲線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)什么按照此曲

6、線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什狀況，鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什么措施？么措施？年份年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.6存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，捕和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高低，死亡率增高 當(dāng)出生率與出生率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)當(dāng)出生率與出生率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)

7、穩(wěn)定在一定的水平 例例 生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)種群經(jīng)過(guò)一定種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，時(shí)間的增長(zhǎng)后，曲線，稱(chēng)為曲線，稱(chēng)為“S”型曲線型曲線大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線P67種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K K值）后，值）后，將停止增長(zhǎng)并在將停止增長(zhǎng)并在K K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 A三、種群增長(zhǎng)的三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線型曲線A1 1、同一種群的、同一種群的K K值是固定不變的嗎？值是固定不變的嗎？2 2、對(duì)大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？、對(duì)大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？3 3、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取

8、什 么措施？從環(huán)境容納量的角度看，能么措施？從環(huán)境容納量的角度看，能 得到什么啟發(fā)？得到什么啟發(fā)？4 4、種群數(shù)量達(dá)到、種群數(shù)量達(dá)到K K值時(shí)，都能在值時(shí)，都能在K K值維持值維持 穩(wěn)定嗎？穩(wěn)定嗎？ 對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可以采取器械對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可以采取器械捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納量的角度捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們

9、挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。天敵，等等。 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)?xùn)|亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng) 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷

10、出和遷入種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化氣候、食物、被捕食、傳染病等氣候、食物、被捕食、傳染病等增或減增或減增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素影響種群數(shù)量變化的因素（1 1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。 （2 2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。 （3 3）通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為害蟲(chóng)的）通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。（4 4

11、）有利于對(duì)瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。）有利于對(duì)瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。云豹的保護(hù)云豹的保護(hù)蒼鷺的保護(hù)蒼鷺的保護(hù)野豬的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的鯨魚(yú)救護(hù)被困的鯨魚(yú)全力防蝗減災(zāi)全力防蝗減災(zāi)如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒(méi)有資源和如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒(méi)有資源和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體的增長(zhǎng)曲線是空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體的增長(zhǎng)曲線是 ，用達(dá)爾文進(jìn)化的觀點(diǎn)分析，這是由于生物具有用達(dá)爾文進(jìn)化的觀點(diǎn)分析，這是由于生物具有 的特征。如果將該種群置于的特征。如果將該種群置于有限的環(huán)境中，種群的數(shù)量增長(zhǎng)曲線是有限的環(huán)境中，種群的數(shù)量增長(zhǎng)曲線是 ，用達(dá)爾文進(jìn)化觀點(diǎn)分析，圖中陰影部分表用達(dá)爾文進(jìn)化觀點(diǎn)分析，圖中

12、陰影部分表示示 。影響種群密度的因素影響種群密度的因素有有 。A過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖B通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量出生率、死亡率、遷入、出生率、死亡率、遷入、遷出、性別比、年齡組遷出、性別比、年齡組成、氣候、食物、天敵、成、氣候、食物、天敵、人類(lèi)活動(dòng)等人類(lèi)活動(dòng)等時(shí)間時(shí)間種種群群數(shù)數(shù)量量AB在一個(gè)相對(duì)封閉的小型牧場(chǎng)內(nèi)，遷入一小在一個(gè)相對(duì)封閉的小型牧場(chǎng)內(nèi)，遷入一小群綿羊，群綿羊，8 8年后發(fā)展到年后發(fā)展到500500只左右，這個(gè)羊只左右，這個(gè)羊群數(shù)量會(huì)群數(shù)量會(huì) A A、維持在一個(gè)水平上、維持在一個(gè)水平上 B B、不斷下降、不斷下降C C、緩慢上升、緩慢上升 D D、迅速上升

13、、迅速上升A A時(shí)間（時(shí)間（min）細(xì)胞數(shù)細(xì)胞數(shù)020406080100202122232425分裂分裂細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法 在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：分鐘分裂繁殖一代。討論：n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？量是多少？在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？

14、解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216 細(xì)菌數(shù)量不會(huì)永遠(yuǎn)按這個(gè)公式增長(zhǎng)?？梢杂脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來(lái)驗(yàn)證。 觀察研究對(duì)象，觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題提出問(wèn)題提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)細(xì)胞每細(xì)胞每20min20min分裂一次分裂一次資源空間無(wú)限多，細(xì)資源空間無(wú)限多，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正